橘油處理對柑橘果皮組織結構物質(zhì)的影響

（西南大學食品科學學院，重慶 400715）

橘油處理對柑橘果皮組織結構物質(zhì)的影響

許佳妮，崔文靜，鄧麗莉，曾凱芳*

（西南大學食品科學學院，重慶 400715）

以果皮塌陷指數(shù)、變色指數(shù)以及與細胞膜、細胞壁相關的物質(zhì)為測定指標，研究橘油處理致柑橘果實油胞病對果皮組織結構物質(zhì)的影響。結果表明，橘油處理可引起柑橘油胞病的發(fā)生，病癥隨貯藏時間的延長而加?。婚儆涂纱偈构そM織內(nèi)脂氧合酶活性和超氧陰離子自由基產(chǎn)生速率增加，從而加速細胞膜降解，果皮組織電導率明顯上升、丙二醛含量迅速增加；橘油處理前期，果皮細胞壁結構物質(zhì)木質(zhì)素、纖維素會迅速合成，果膠甲酯酶與多聚半乳糖醛酸的活性受到抑制，果皮細胞壁會有一定程度加厚。

柑橘；油胞病；橘油處理；細胞膜；細胞壁

柑橘是世界第一大水果，我國柑橘產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，2011年我國已超過巴西和美國，成為世界柑橘種植面積和產(chǎn)量均為世界第一的國家[1]。柑橘果實具有較高的營養(yǎng)價值和藥用價值，色香味兼優(yōu)，廣受消費者青睞[2]。然而，采后柑橘在不同貯藏環(huán)境因子的共同作用下，生理代謝易發(fā)生紊亂，從而導致采后病害的發(fā)生，加速果實衰老和品質(zhì)劣變[3-4]。目前，柑橘果實病害研究集中在其侵染性病害的發(fā)生機制和控制措施方面，而對果實生理性病害研究較少[5-6]。

油胞病是柑橘果實常見的一種生理性病害，發(fā)病初期果皮出現(xiàn)形狀不規(guī)則的淺綠色或淡黃色病斑，病斑內(nèi)油胞突出，油胞周圍組織稍凹陷；此后隨病癥加重，病害區(qū)果皮下沉且病斑顏色加深至深褐色，油胞塌陷萎縮[7-8]。油胞病病變部位一般僅在柑橘外果皮組織中，內(nèi)果皮組織無明顯病狀，對果實食用品質(zhì)無太大影響；然而病變部位易受病原菌如青霉、綠霉、炭疽菌等入侵，從而導致果實腐爛[9]。關于柑橘果皮油胞病害發(fā)生的原因，有研究[10-13]認為是由于柑橘果皮在各種不利外部因素如光照、溫度、濕度、氣體成分以及機械損傷的影響下受損，導致油胞釋放具有光毒性的橘油而引起相應的生理病癥。然而，目前柑橘果皮油胞病的發(fā)病機制還存在很大爭議，油胞病的發(fā)病實質(zhì)仍是一個懸而未解的難題。因此，本實驗采用橘油處理臍橙果實，一方面為橘油傷害可能是果實油胞病發(fā)病的根本原因補充研究基礎；另一方面通過橘油快速誘導果實產(chǎn)生油胞病，分析油胞病發(fā)病果實果皮組織細胞膜、細胞壁相關結構物質(zhì)變化，從而進一步探討油胞病發(fā)病的機理機制，為柑橘果實油胞病的預防與控制提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1材料

供試柑橘（Citrus sinensisL.Osbeck），產(chǎn)地為重慶北碚區(qū)，挑選飽滿、色澤光亮呈黃色、大小均一、成熟度一致的新鮮成熟果實，剔除病、傷果；柑橘精油（純度為100%） 植優(yōu)雅香精油公司。

1.2方法

1.2.1橘油處理

參照Wild[14]、劉麗丹[15]等的處理方法并做一定修正。剪切寬為1.0 cm的濾紙條吸附在透明膠帶上，每隔2 cm滴上15μL100%純度的柑橘精油，最后將膠帶沿臍橙果實赤道部位纏繞一圈。用0.015 mm厚的聚乙烯袋單果包裝處理后的臍橙果實，于5℃條件下貯藏3 d；拆除膠帶，再用聚乙烯袋單果包裝果實后置于相應的溫度（5℃）條件下貯藏8 d。對照組為剛采摘、擦凈并晾干后的果實，用厚度為0.015 mm的聚乙烯袋單果包裝，于5℃、相對濕度為85%的條件下貯藏，周期為11 d。果實分別于貯藏期間第0、1、3、5、7、11天進行觀察并取樣測定；觀察組每組8個果實，3次重復；取樣組每次取樣每處理8個果實，3次重復，以鋒利的不銹鋼刀切取果實赤道部位果皮，置于-18℃保存，用于測定。

1.2.2塌陷指數(shù)和褐變指數(shù)的測定

參照Knight等[16]的評定方法進行評價，果皮塌陷指數(shù)和變色指數(shù)評分標準見表1，計算見式（1）、（2）。

表1 果皮塌陷指數(shù)和變色指數(shù)評分標準Table 1 Evaluation criteria for collapse and discoloration of citrus peel

1.2.3指標測定

1.2.3.1電導率和丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量的測定

參照曹建康[17]、王國澤[18]、Hodges[19]等的方法并加以改進。

1.2.3.2超氧陰離子自由基產(chǎn)生速率的測定

參照王愛國等[20]的方法并加以改進。

1.2.3.3脂氧合酶（lipoxygenase，LOX）活性的測定

參照陳昆松等[21]的方法，以每分鐘每克鮮樣酶促反應體系234 nm波長處吸光度增加0.01為1個LOX活性單位（U）。

1.2.3.4原果膠和可溶性果膠含量的測定

參照Manganaris等[22]的方法并加以改進，以每克鮮樣中生成的半乳糖醛酸含量（%）作為原果膠或可溶性果膠的含量。

1.2.3.5果膠甲酯酶（pectin methylesterase，PME）和多聚半乳糖醛酸（polygalacturonase，PG）活性的測定

參照Riov[23]、羅自生[24]等的方法，以30 min內(nèi)釋放出1 mmol的CH3O—為一個PME活性單位（U），以每小時每克鮮樣37℃時分解果膠產(chǎn)生1 mg半乳糖醛酸為一個PG活性單位（U）。

1.2.3.6木質(zhì)素和纖維素含量的測定

參照Morrison等[25]的方法并作修改，以每克鮮樣在280 nm波長處的吸光度表示木質(zhì)素含量。纖維素含量測定參照牛森[26]的測定方法，在620 nm波長處測定吸光度，在標準曲線上查出相應的纖維素含量；結果為所查相應纖維素含量與樣品質(zhì)量的比值。

1.2.3.7苯丙氨酸解氨酸（phenylalanine ammonialyase，PAL）和纖維素酶（cellulase，Cx）活性的測定

參照Luo Yang等[6]的方法，以每小時每克鮮樣酶促反應體系290 nm波長處吸光度增加0.01為1個PAL活性單位（U）。參照Gorhamann等[27]的方法并作修改，以每小時每克鮮樣37℃時產(chǎn)生1μg葡萄糖為一個Cx活性單位（U）。

1.2.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計及圖形分析

采用Excel 2003統(tǒng)計分析所有數(shù)據(jù)，計算標準誤并制圖；應用SPSS軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析，利用t檢驗對差異顯著性進行分析。P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1橘油處理對柑橘果皮塌陷指數(shù)和變色指數(shù)的影響

如圖1所示，橘油處理組和對照組果皮病斑塌陷指數(shù)隨貯藏時間延長而增加，其第11天塌陷指數(shù)分別為第1天的3.10、3.81倍。橘油處理組病斑塌陷指數(shù)一直高于對照組，其在第1天和第11天塌陷指數(shù)分別是對照組的1.66倍和1.34倍。

橘油處理組和對照組果皮病斑變色指數(shù)隨貯藏時間延長而增加，其第11天變色指數(shù)分別為第1天的5.50倍和2.31倍。橘油處理組病斑變色指數(shù)一直高于對照組，其變色指數(shù)在第3天迅速增加，其在第1、3、11天變色指數(shù)分別是對照組的1.50、2.88、3.57倍。

圖1 橘油處理對臍橙果皮塌陷指數(shù)（A）和變色指數(shù)（B）的影響Fig.1 Effect of oil treatment on collapse index (A) and discoloration index (B) of Navel orange peel

2.2橘油處理對柑橘果皮膜脂過氧化的影響

如圖2A所 示，橘油處理組和對照組LOX活性均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。對照組在第1天活性迅速上升并達峰值，隨后其活性緩慢下降并保持在較低水平。貯藏至第3天，橘油處理組LOX活性達到峰值，為對照的1.6倍（P＜0.05），表明經(jīng)橘油處理會刺激果實LOX活性增加；但橘油處理在后期對LOX活性影響較小，第7天后其LOX活性均低于對照組。

圖2 橘油處理對臍橙果皮LOX活性（A）、超氧陰離子自由基產(chǎn)生速率（B）、MDA含量（C）和相對電導率（D）的影響Fig.2 Effect of oil treatment on LOX activity (A), superoxide anion production rate (B), MDA content (C), and cell membrane permeability (D) in Navel orange peel

如圖2B所示，橘油處理組超氧陰離子自由基產(chǎn)生速率一直處于較高水平，與對照組均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，但始終高于對照組。處理組和對照組超氧陰離子自由基產(chǎn)生速率均于第3天達到峰值，此時處理組是對照組的1.15倍（P＜0.05），隨后各組速率均下降但橘油處理組下降趨勢較對照組小。

如圖2C所示，橘油處理組和對照組MDA含量總體呈上升趨勢，除第7天外橘油處理組MDA含量均高于對照組。橘油處理組MDA含量在第1天迅速增加且保持在較高水平，貯藏第11天MDA值達到峰值，為對照組的1.18倍（P＜0.05）。

如圖2D所示，橘油處理組和對照組相對電導率總體呈上升趨勢，橘油處理組相對電導率一直高于對照組。橘油處理組電導率從第5天開始上升趨勢明顯大于對照組，在第11天達到峰值時，處理組相對電導率是對照組的1.36倍（P＜0.05）。

2.3橘油處理對柑橘果皮細胞壁結構物質(zhì)的影響

2.3.1對原果膠含量、可溶性果膠含量、PME活性和PG活性的影響

圖3 橘油處理對臍橙果皮原果膠含量（A）、可溶性果膠含量（B）、PME活性（C）、PG活性（D）的影響Fig.3 Effects of oil treatment on protopectin content (A), water-soluble pectin content (B), PME activity (C) and PG activity (D) in Navel orange peel

如圖3A、B所示，橘油處理組和對照組原果膠含量均呈現(xiàn)不斷下降的趨勢；處理組原果膠含量總體下降程度較對照組小，其一直保持在較高水平且始終高于對照組。橘油處理組在第11天原果膠含量是對照組的2.10倍（P＜0.01）。橘油處理組和對照組可溶性果膠含量呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢；但各組可溶性果膠含量峰值出現(xiàn)時間不同，對照組可溶性果膠含量在第7天迅速增加并達到峰值；橘油處理組可溶性果膠含量在第5天迅速增加并在第9天達到峰值，隨后其含量迅速下降。

如圖3C、D所示，對照組PME活性總體呈現(xiàn)緩慢下降趨勢。橘油處理組PME活性在貯藏前7 d一直低于對照組，變化較平緩，第9天急劇升高并達到峰值，其活性為對照的1.97倍（P＜0.01），此后PME活性急劇下降到最低水平。由此說明，橘油在貯藏前期抑制PME活性，但后期PME活性急劇升高。橘油處理組和對照組PG活性變化趨勢基本一致，其活性在貯藏前7 d均波動較大，均在第5天急劇升高達到峰值后迅速下降，隨后維持在一定的酶活水平。

2.3.2對木質(zhì)素含量、纖維素含量、PAL活性和Cx活性的影響

圖4 橘油處理對臍橙果皮木質(zhì)素含量（A）、 纖維素含量（B）、PAL活性（C）、Cx活性（D）的影響Fig.4 Effects of oil treatment on lignin content (A), cellulose content (B), PAL activity (C) and Cx activity (D) in Navel orange peel

如圖4A、B所示，橘油處理組和對照組木質(zhì)素含量呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢，但至貯藏末期，各組木質(zhì)素含量差異并不明顯（P＞0.05）。橘油處理組木質(zhì)素含量在第3天達到峰值，為對照組的1.47倍（P＜0.05）；表明橘油處理可以在貯藏前期誘導木質(zhì)素的 大量合成。橘油處理組和對照組纖維素含量呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢；但貯藏末期各組纖維素含量無明顯差異（P＞0.05）。橘油處理組纖維素含量在第3天急劇增加并達到最大值，其含量是對照組的3.06倍（P＜0.01），隨后其纖維素含量于第7天急劇下降；表明橘油處理可以在貯藏前中期誘導纖維素的大量合成。

如圖4C、D所示，對照組PAL活性總體呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢。橘油處理組在PAL活性呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢，其活性在第3天急劇增加并達到峰值，是對照組的2.31倍（P＜0.01），隨后PAL活性急劇下降并維持在較低水平上。橘油處理組和對照組Cx活性總體上呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，但處理組酶活性峰值出現(xiàn)較晚。橘油處理組和對照組在0～5 d內(nèi)Cx活性基本保持較低水平；對照組Cx活性在第7天迅速增加并達到峰值，橘油處理組Cx活性第9天急劇增加并達到峰值，其活性為對照的1.67倍（P＜0.01）。

3 討 論

采后柑橘果實經(jīng)橘油處理后，果皮出現(xiàn)塌陷與變色癥狀，其癥狀隨貯藏時間延長而加重，與油胞病的典型特征一致，也與大多數(shù)研究結果[16,28-29]類似。本實驗采用外源涂抹橘油的方式誘導油胞病發(fā)生，為油胞病的發(fā)生機制，即油胞病的發(fā)生很可能與柑橘果皮中的橘油密切相關，提供了理論依據(jù)。

油胞病的發(fā)生可引起果皮細胞代謝紊亂，對果皮組織如細胞膜和細胞壁造成影響[30]。有研究報道，細胞膜的降解和過氧化是在磷脂酶、LOX和活性氧的共同作用下發(fā)生的，從而引起細胞膜通透性改變，組織電導率發(fā)生明顯變化；MDA是細胞膜的降解產(chǎn)物，可用來衡量細胞膜破損的程度[31-32]。本實驗表明，橘油處理誘導油胞病可提高果皮組織內(nèi)LOX活性，激起活性氧爆發(fā)；處理組較高的超氧陰離子自由基產(chǎn)生速率加速細胞膜降解，貯藏后期組織電導率維持在較高水平，MDA含量大量增加。細胞膜結構組分的變化表明油胞病發(fā)病期間細胞膜完整性受到嚴重破壞，這與劉麗丹[15]關于油胞病果實抗氧化酶系統(tǒng)變化的研究結果相似，也與油胞病果實超微結構觀察結果一致：Knight等[16]用橘油誘導油胞病，30 min后觀察到在果皮組織皮層細胞中細胞膜出現(xiàn)輕微破損，病害后期則幾乎難以觀察到細胞膜存在。果皮細胞膜的降解是對油胞病的反饋，膜脂過氧化導致的細胞膜受損可能為橘油毒害細胞器提供途徑，細胞器如葉綠體的損傷將導致果實病斑部位的褐變。

細胞壁的主要成分是果膠、木質(zhì)素和纖維素等大分子物質(zhì)。在PME的水解作用下原果膠被分解為可溶性果膠，可溶性果膠進而在PG作用下被分解為葡萄糖，從而引起細胞壁水解；木質(zhì)素是復雜的苯丙烷單體聚合物，它的合成經(jīng)過苯丙氨酸途徑進行，受該代謝途徑關鍵酶PAL調(diào)控，是木質(zhì)組織的重要成分，可增加細胞壁的厚度和韌性；纖維素是細胞壁的骨架物質(zhì)，是外層初生壁和內(nèi)層次生壁的主要成分，它的降解意味著細胞壁的解體和果實的軟化[33-35]。在本實驗中，橘油處理前期可抑制PME活性，從而使原果膠含量保持在較高水平，而其可溶性果膠含量峰值也有所延遲。橘油處理組在第3天PAL活性和木質(zhì)素含量均達到峰值；橘油處理前期可提高PAL活性，從而誘導組織內(nèi)木質(zhì)素大量合成，使細胞壁韌性變強。處理組Cx在貯藏前中期活性保持在較低水平，峰值出現(xiàn)時間較對照組晚，這與處理組貯藏前中期較高的纖維素含量相符。因此，在油胞病發(fā)病初期，果皮細胞壁會因纖維素和木質(zhì)素的大量合成以及原果膠降解受抑制而加厚，在外觀上表現(xiàn)為病斑變硬的癥狀；這與Knight[16]、Shormer[7]等通過透射電鏡觀察到的油胞病發(fā)病后果皮組織和外表皮層細胞壁折疊加厚的現(xiàn)象一致。隨著貯藏時間的延長，PE、PG和Cx活性的增強以及PAL活性的降低將使果皮結構物質(zhì)包括原果膠、纖維素發(fā)生降解，從而在外觀上表現(xiàn)為病斑下陷的癥狀，果實果皮最終呈現(xiàn)軟化現(xiàn)象。

本實驗結果表明，橘油可導致柑橘果實油胞病的發(fā)生，致使果皮細胞膜和細胞壁組分發(fā)生變化，橘油致柑橘果皮劣變機制的進一步明確為研究采后柑橘果實油胞病變提供了理論依據(jù)。然而，關于如何消除橘油對果皮的負面影響需要后續(xù)更深入的研究；若能從橘油作用的角度入手，探索一種有效防止橘油損傷果皮組織細胞膜和細胞壁的措施，將為油胞病的控制提供新的、更加可行的思路和方法。

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Effects of Orange Oil Treatment on Structural Materials of Orange Peel Tissue

XU Jiani, CUI Wenjing, DENG Lili, ZENG Kaifang*
(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China)

The effects of oleocellosis induced by orange oil on the structural materials of Navel orange peel tissue were studied based on collapse index, color index, cell membrane and cell wall-related index. Results showed that the oil treatment could induce oleocellosis on Navel orange and the disease was more notable as the storage time was prolonged. Orange oil could result in a rise in lipoxygenase (LOX) activity and superoxide anion production rate of peel tissue, in turn accelerating the degradation of the cell membrane, increasing dramatically the cell membrane permeability and the content of malondialdehyde (MDA). During the early storage period, the contents of cell wall-related materials such as lignin and cellulose of the oil-treated peel tissue increased quickly and the activities of pectin methylesterase (PME) and polygalacturonase (PG) were inhibited. Thus, the cell wall could be thickened to some degree. This study can provide a theoretical reference for exploring the mechanisms and control strategies of oleocellosis.

citrus; oleocellosis; oil treatment; cell membrane; cell wall

S609.3；S667.7

A

1002-6630（2015）12-0237-06

10.7506/spkx1002-6630-201512045

2014-11-27

國家自然科學基金面上項目（31471631）；重慶市科技攻關（應用技術研發(fā)類/重點）項目（cstc2012gg-yyjsB80003）；公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（201203034）；重慶市特色食品工程技術研究中心能力提升項目（cstc2014pt-gc8001）

許佳妮（1990—），女，碩士研究生，研究方向為食品生物技術。E-mail：xujiani199008@163.com

*通信作者：曾凱芳（1972—），女，教授，博士，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏工程。E-mail：zengkaifang@163.com